WO2006024416A1 - Flügelzellennockenwellenversteller - Google Patents

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Lutz Grunow
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Daimlerchryster Ag
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49293—Camshaft making

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjuster for an internal combustion engine with a housing according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for producing a housing for a camshaft adjuster for an internal combustion engine according to the preamble of claim 10.
  • a generic camshaft adjuster and a corresponding method for producing the housing thereof are known from DE 101 48 687 A1.
  • the housing and / or the rotor is extruded, i. produced by extruding an aluminum alloy.
  • camshaft adjusters and methods for their production are described, for example, in DE 199 55 507 A1, DE 198 17 319 C2 or WO 00/52308 A1.
  • the housings of these camshaft adjusters can be designed, for example, as sintered, forged or cast parts. In any case, however, this requires a relatively high effort in the production of these camshaft adjuster.
  • Another disadvantage of the known solutions is their usually very high Weight and the sometimes expensive installation of the individual sections of the housing.
  • the jacket section of the housing is formed by a lengthwise profile section drawn from a tube as semifinished product, this results in an extremely lightweight housing for a camshaft adjuster.
  • the method according to the invention can be carried out in a very simple manner, the inner contour of the shell section being given such dimensional stability and surface roughness by the drawing process that no further processing of the housing is required. After drawing, only a cutting of the tube to the length required for the housing of the shell portion is necessary. Overall, thus advantageously results in a very kos ⁇ ten enroller camshaft adjuster.
  • a so-called vane rotor can be accommodated in the housing of the camshaft adjuster according to the invention if the jacket section has at least two bulges.
  • both the jacket section of the housing and the rotor arranged therein can be constructed independently of the connecting elements used to connect the two cover sections.
  • the connecting elements can ternatively outside or inside the shell section ver ⁇ run.
  • FIG. 1 shows a side view of the camshaft adjuster according to the invention
  • Figure 2 is a section along the line II-II of Fig. 1.
  • FIG 3 shows a step in a method for producing a housing for the camshaft adjuster according to the invention.
  • the camshaft adjuster 1 shows a schematic representation of a camshaft adjuster 1, which is provided for adjusting the angular position of a camshaft 2 with respect to a crankshaft, not shown, of an internal combustion engine, likewise not shown.
  • the camshaft adjuster 1 may be formed, for example, in a form as described in DE 199 55 507 A1 or DE 198 17 319 C2 and therefore not explained in detail below.
  • the clamping of the camshaft adjuster 1 on the camshaft 2 can take place by means of a central screw (not shown).
  • the camshaft adjuster 1 has a housing 3, which in turn has two lateral cover sections 4 and 5 and a middle cover section 6 arranged between the cover sections 4 and 5.
  • the cover section 4 facing the camshaft 2 is provided with a sprocket 7, which enables the integration of the camshaft adjuster 1 into a chain drive of the internal combustion engine.
  • the two cover sections 4 and 5 are connected to one another by means of a plurality of connecting elements 8 extending beyond the jacket section 6, in the present case designed as screws, in order to be able to seal the housing 3 tightly.
  • the connecting elements 8 could also run within the jacket section 6.
  • the jacket section 6 is profiled in cross-section and, in the present case, has three bulges 9, so that it is suitable for a rotor 10 formed, for example, as a sintered or forged part with three To pick up wings 11. If appropriate, the rotor 10 could also have a different number of wings 11, for example two or four.
  • the jacket section 6 would then have to be provided with a corresponding number of bulges 9. 2 it can further be seen that at least one of the bulges 9, in the present case two, is designed such that together with one of the vanes 11 of the rotor 10 it forms a chamber 12 for hydraulic fluid. Due to the subsequently described method for producing the jacket section 6, the wall thereof runs obliquely in this area, i. at an angle relative to the wing 11.
  • the connecting elements 8 are each arranged directly adjacent to the bulges 9, wherein each bulge 9 is assigned in each case two connecting elements 8.
  • the jacket section 6 is formed by a cut from a tube 13 as a semi-finished cut profile section.
  • a seamless drawn pipe and a welded pipe can be used as semifinished product for the casing section 6.
  • steel is used as the material for the tube 13, since this can have a sufficient strength with a relatively small wall thickness and thus allows a small overall size.
  • FIG. 3 shows, in a very schematic representation, the step of producing the jacket section 6 from the initially round tube 13, wherein the tube 13 is pulled cold by means of a mandrel 14 arranged inside it and a die 15 surrounding the tube 13.
  • the separation or cutting to length of the shell section S 1 to obtain its desired length can be done after drawing, for example by laser cutting, water jet cutting, sawing, grinding or another suitable machining method. If necessary, it is also possible to bring the shell portion 6 with an additional process step to the desired length.

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Abstract

Ein Nockenwellenversteller (1) für eine Brennkraftmaschine weist ein Gehäuse (3), welches zwei seitliche Deckelabschnit­te (4,5) und einen zwischen den Deckelabschnitten (4,5) ange­ordneten, mittleren Mantelabschnitt (6) aufweist, und einen in dem Gehäuse (3) angeordneten Rotor (10) auf. Der Mantelab­schnitt (6) ist durch einen aus einem Rohr (13) als Halbzeug gezogenen, abgelängten Profilabschnitt gebildet.

Description

FLUGELZΞLLEKΓNOCKENWELLENVERSTELLER
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10.
Ein gattungsgemäßer Nockenwellenversteller und ein entspre¬ chendes Verfahren zur Herstellung des Gehäuses desselben sind aus der DE 101 48 687 Al bekannt. Hierbei wird das Gehäuse und/oder der Rotor durch Extrudieren, d.h. durch Strangpres¬ sen, einer Aluminiumlegierung hergestellt.
Nachteiligerweise handelt es sich hierbei jedoch um ein rela¬ tiv teures Verfahren, welches darüber hinaus den Nachteil aufweist, dass es nur bei einer relativ eingeschränkten An¬ zahl an Werkstoffen eingesetzt werden kann.
Weitere Nockenwellenversteller sowie Verfahren zu deren Her¬ stellung sind beispielsweise in der DE 199 55 507 Al, der DE 198 17 319 C2 oder der WO 00/52308 Al beschrieben. Die Gehäu¬ se dieser Nockenwellenversteller können beispielsweise als Sinter-, Schmiede- oder Gussteile ausgebildet sein. In jedem Fall erfordert dies jedoch einen relativ hohen Aufwand bei der Herstellung dieser Nockenwellenversteller. Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösungen ist deren meist sehr hohes Gewicht sowie die teilweise aufwändige Montage der einzelnen Abschnitte des Gehäuses.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen No- ckenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für einen derartigen Nockenwellenversteller zu schaffen, welche einfach und kos¬ tengünstig sind und dabei eine hohe Zuverlässigkeit bieten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Eine verfahrensgemäße Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen von Anspruch 12.
Dadurch, dass erfindungsgemäß der Mantelabschnitt des Gehäu¬ ses durch einen aus einem Rohr als Halbzeug gezogenen, abge¬ längten Profilabschnitt gebildet ist, ergibt sich ein ge¬ wichtsmäßig äußerst leichtes Gehäuse für einen Nockenwellen- versteller. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in sehr ein¬ facher Weise durchgeführt werden, wobei die Innenkontur des Mantelabschnitts durch das Ziehverfahren eine derartige Ma߬ haltigkeit und Oberflächenrauhigkeit erhält, dass keine wei¬ tere Bearbeitung des Gehäuses mehr erforderlich ist. Nach dem Ziehen ist lediglich ein Ablängen des Rohrs auf die für das Gehäuse erforderliche Länge des Mantelabschnitts notwendig. Insgesamt ergibt sich somit vorteilhafterweise ein sehr kos¬ tengünstiger Nockenwellenversteller.
Ein sogenannter Flügelrotor kann in dem Gehäuse des erfin¬ dungsgemäßen Nockenwellenverstellers aufgenommen werden, wenn der Mantelabschnitt wenigstens zwei Ausbuchtungen aufweist.
Wenn des weiteren die beiden Deckelabschnitte mittels mehre¬ rer Verbindungselemente miteinander verbunden sind, so kann sowohl der Mantelabschnitt des Gehäuses als auch der darin angeordnete Rotor unabhängig von den zur Verbindung der bei¬ den Deckelabschnitte verwendeten Verbindungselemente kon¬ struiert werden. Hierbei können die Verbindungselemente al- ternativ außerhalb oder innerhalb des Mantelabschnitts ver¬ laufen.
Eine besonders gute Klemmung der beiden seitlichen Deckelab¬ schnitte und somit eine entsprechend gute Dichtheit des Ge¬ häuses ist gegeben, wenn in einer weiteren vorteilhaften Aus¬ gestaltung der Erfindung die Verbindungselemente unmittelbar benachbart zu den Ausbuchtungen angeordnet sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Nockenwel- lenverstellers;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II aus Fig. 1; und
Fig. 3 einen Schritt bei einem Verfahren zur Herstellung ei¬ nes Gehäuses für den erfindungsgemäßen Nockenwellen- versteller.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Nocken- wellenversteller 1, welcher dafür vorgesehen ist, die Dreh¬ winkellage einer Nockenwelle 2 gegenüber einer nicht darge¬ stellten Kurbelwelle einer ebenfalls nicht dargestellten Erennkraftmaschine zu verstellen. Der Nockenwellenversteller 1 kann beispielsweise in einer Form ausgebildet sein, wie sie in der DE 199 55 507 Al oder der DE 198 17 319 C2 beschrieben und daher nachfolgend nicht näher erläutert ist. Die Klemmung des Nockenwellenverstellers 1 an der Nockenwelle 2 kann mit¬ tels einer nicht dargestellten Zentralschraube erfolgen. Der Nockenwellenversteller 1 weist ein Gehäuse 3 auf, welches wiederum zwei seitliche Deckelabschnitte 4 und 5 sowie einen zwischen den Deckelabschnitten 4 und 5 angeordneten, mittle¬ ren Mantelabschnitt 6 aufweist. Hierbei ist der der Nocken¬ welle 2 zugewandte Deckelabschnitt 4 mit einem Kettenrad 7 versehen, welches die Integration des Nockenwellenverstellers 1 in einen Kettentrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht. Die beiden Deckelabschnitte 4 und 5 sind mittels mehrerer, außer¬ halb des Mantelabschnitts 6 verlaufender, im vorliegenden Fall als Schrauben ausgebildeter Verbindungselemente 8 mit¬ einander verbunden, um das Gehäuse 3 dicht verschließen zu können. In nicht dargestellter Weise könnten die Verbindungs- elemente 8 auch innerhalb des Mantelabschnitts 6 verlaufen.
Wie aus der Darstellung gemäß Fig. 2 deutlich wird, ist der Mantelabschnitt 6 im Querschnitt profiliert und weist im vor¬ liegenden Fall drei Ausbuchtungen 9 auf, so dass er geeignet ist, einen beispielsweise als Sinter- oder Schmiedeteil aus¬ gebildeten Rotor 10 mit drei Flügeln 11 aufzunehmen. Gegebe¬ nenfalls könnte der Rotor 10 auch eine andere Anzahl an Flü¬ geln 11 aufweisen, beispielsweise zwei oder vier. Der Mantel- abschnitt 6 müsste dann mit einer entsprechenden Anzahl an Ausbuchtungen 9 versehen sein. In Fig. 2 ist des weiteren zu erkennen, dass wenigstens eine der Ausbuchtungen 9, im vor¬ liegenden Fall zwei, derart ausgebildet ist, dass sie gemein¬ sam mit einem der Flügel 11 des Rotors 10 eine Kammer 12 für Hydraulikflüssigkeit bildet. Aufgrund des nachfolgend be¬ schriebenen Verfahrens zur Herstellung des Mantelabschnitts 6 verläuft die Wandung desselben in diesem Bereich schräg, d.h. mit einem Winkel gegenüber dem Flügel 11. Um eine möglichst gute Abdichtung des Gehäuses 3 zu erzielen, sind die Verbin¬ dungselemente 8 jeweils unmittelbar benachbart zu den Aus¬ buchtungen 9 angeordnet, wobei jeder Ausbuchtung 9 jeweils zwei Verbindungselemente 8 zugeordnet sind.
Der Mantelabschnitt 6 ist durch einen aus einem Rohr 13 als Halbzeug gezogenen, abgelängten Profilabschnitt gebildet. Hierbei kann sowohl ein nahtlos gezogenes als auch ein ge¬ schweißtes Rohr als Halbzeug für den Mantelabschnitt 6 ver¬ wendet werden. Zu bevorzugen ist, dass als Material für das Rohr 13 Stahl verwendet wird, da dies eine ausreichende Fes¬ tigkeit bei relativ geringer Wandstärke aufweisen kann und somit eine geringe Baugröße ermöglicht.
Fig. 3 zeigt in einer sehr schematischen Darstellung den Schritt der Herstellung des Mantelabschnitts 6 aus dem zu¬ nächst runden Rohr 13, wobei das Rohr 13 mittels eines inner¬ halb desselben angeordneten Dorns 14 und einer das Rohr 13 umgebenden Matrize 15 kalt gezogen wird. Das Trennen bzw. Ablängen des Mantelabschnitts S1 um dessen gewünschte Länge zu erhalten, kann nach dem Ziehen beispielsweise durch Laser- schneiden, Wasserstrahlschneiden, Sägen, Schleifen oder ein anderes geeignetes Bearbeitungsverfahren erfolgen. Bei Bedarf ist es des weiteren möglich, den Mantelabschnitt 6 mit einem zusätzlichen Verfahrensschritt auf die gewünschte Länge zu bringen.

Claims

DaimlerChrysler AGPatentansprüche
1. Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, welches zwei seitliche Deckelabschnitte und einen zwischen den Deckelabschnitten angeordneten, mittleren Mantelabschnitt aufweist, und mit einem in dem Gehäuse angeordneten Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelabschnitt (6) durch einen aus einem Rohr (13) als Halbzeug gezogenen, abgelängten Profilabschnitt gebildet ist.
2. Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelabschnitt (6) wenigstens zwei Ausbuchtun¬ gen (9) aufweist.
3. Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Deckelabschnitte (4,5) mittels mehrerer Verbindungselemente (8) miteinander verbunden sind.
4. Nockenwellenversteller nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (8) unmittelbar benachbart zu den Ausbuchtungen (9) angeordnet sind.
5. Nockenwellenversteller nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (8) außerhalb des Mantelab¬ schnitts (6) verlaufen.
6. Nockenwellenversteller nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (8) innerhalb des Mantelab¬ schnitts (6) verlaufen.
7. Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (13) ein nahtlos gezogenes Rohr ist.
8. Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (13) ein geschweißtes Rohr ist.
9. Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelabschnitt (6) aus Stahl besteht.
10. Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Deckelabschnitte (4,5) ein Kettenrad (7) aufweist.
11. Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Ausbuchtungen (9) derart ausge¬ bildet ist, dass sie gemeinsam mit einem Flügel (11) des Rotors (10) eine Kammer (12) für Hydraulikflüssigkeit bildet.
12. Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für einen No¬ ckenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, wobei zwei seitliche Deckelabschnitte mit einem zwischen den Deckelabschnitten angeordneten, mittleren Mantelabschnitt verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelabschnitt (6) aus einem Rohr (13) als
Halbzeug gezogen und abgelängt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (13) mittels eines Dorns (14) und einer Matrize (15) kalt gezogen wird.
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